Einfache Beschreibung zum Betrieb des Gärtanks
Luftdüsen oder ringförmige Luftverteilungsrohre sind im unteren Teil des Steigbereichs installiert, und es gibt viele Düsenlöcher unter den Luftverteilungsrohren. Unter Druck stehende sterile Luft wird durch Düsen oder Düsenlöcher in die Fermentationsbrühe eingespritzt, und die von der Luftdüse eingespritzte Luftgeschwindigkeit kann 250 bis 300 (m/s) erreichen. Die aseptische Luft wird mit hoher Geschwindigkeit in das Steigrohr gesprüht, und die Luftblasen werden durch die turbulente Wirkung des Gas-Flüssigkeits-Gemisches, das in engem Kontakt mit der Fermentationsflüssigkeit im Führungsrohr steht, in kleine Stücke zerteilt, um gelösten Sauerstoff zuzuführen in der Fermentationsflüssigkeit.
Aufgrund der verringerten Dichte des im Führungsrohr gebildeten Gas-Flüssigkeits-Gemisches und der strahlkinetischen Energie der Druckluft bewegt sich die Flüssigkeit im Führungsrohr nach oben; nach Erreichen des oberen Flüssigkeitsspiegels des Reaktors wird ein Teil der Gasblasen aufgebrochen und das Kohlendioxid in den oberen Raum des Reaktors abgelassen. Die Gärflüssigkeit, die einen Teil des Gases abführt, strömt von der Oberseite des Leitrohrs zur Außenseite des Leitrohrs. Die Gärflüssigkeit außerhalb des Führungsrohres hat einen geringen Gasgehalt und ihre Dichte nimmt zu, während die Gärflüssigkeit abnimmt. Es tritt erneut in das Steigrohr ein, um eine zirkulierende Strömung zu bilden, um das Mischen und den Massentransfer von gelöstem Sauerstoff zu realisieren.
Merkmale von Gärtanks:
Die Eigenschaften des Airlift-Schleifenreaktors wurden oben kurz erwähnt. Da im Airlift-Schlaufenreaktor kein Rührwerk vorhanden ist und eine gerichtete Umwälzströmung vorliegt, hat er viele Vorteile, die im Folgenden näher erläutert werden.
(1) Die Reaktionslösung ist gleichmäßig verteilt: Gleichmäßiges Mischen von Gas-Flüssigkeit-Feststoff-Dreiphasen und gutes Mischen und Dispergieren von Lösungskomponenten sind übliche Anforderungen an Bioreaktoren, da Strömung, Mischen und Verweilzeitverteilung alle beeinflusst werden. Bei vielen belüfteten Fermentationen mit intermittierender oder kontinuierlicher Beschickung werden das Substrat und der gelöste Sauerstoff so gleichmäßig wie möglich verteilt, um sicherzustellen, dass die Konzentration des Substrats überall im Fermenter in den Bereich von 0,1 % bis 1 % fällt und der gelöste Sauerstoff 10 beträgt % bis 30 %.
Dies ist vorteilhaft für das Wachstum und die Produktproduktion von aeroben biologischen Zellen. Darüber hinaus ist es notwendig, die Bildung einer stabilen Schaumschicht auf der Flüssigkeitsoberfläche des Fermenters zu vermeiden, um die Ansammlung von biologischen Bioreaktorzellen darauf und eine Beschädigung oder sogar den Tod zu vermeiden. Es gibt auch mittlere Komponenten, insbesondere stärkehaltige körnige Materialien, die leicht abzusetzen sind und suspendiert und dispergiert werden können sollten. Airlift-Schlaufenreaktoren können diese Anforderungen gut erfüllen.
(2) Höhere Rate an gelöstem Sauerstoff und Effizienz an gelöstem Sauerstoff: Der Airlift-Reaktor hat einen hohen Gasrückhalt und eine spezifische Gas-Flüssigkeits-Kontaktschnittstelle, so dass er eine hohe Stoffübertragungsrate und Effizienz an gelöstem Sauerstoff hat. Die volumetrische Sauerstoffeffizienz ist normalerweise höher als die des mechanischen Rührbehälters, der kLd kann 2000 h erreichen und der Stromverbrauch des gelösten Sauerstoffs ist relativ gering.
(3) Die Scherkraft ist gering und der Schaden an biologischen Zellen ist gering: Da der Airlift-Bioreaktor kein mechanisches Rührflügelrad hat, kann der Scherschaden an den Zellen verringert werden und er ist besonders für die Kultivierung von Pflanzenzellen und geeignet Gewebe.
